一种基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统的制作方法

[0001]
本发明涉及能源与环境保护技术领域，尤其是一种基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统。


背景技术：

[0002]
作为农业大国，在农林业生产过程中产生的大量农林废弃物可以通过低温热解技术回收处理制备生物炭，作为生物炭复合天然肥料和土壤改良农产品。该技术在农业废弃物的资源化利用，土壤有机碳库提升和肥力改良，以及作物生产力的提高方面具有重要意义。
[0003]
与此同时，为了保证农作物在冬季生长，温室需要耗费大量的能源，是典型的高耗能系统。农作物在温室中生长所消耗的能源完全可以从可再生资源中获得，从而减少对化石燃料的依赖，增加农作物产品的附加值并改善环境。此外，二氧化碳的富集可以提高农作物的光合作用速率，促进作物生长，同时减少温室气体的排放。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于提供一种基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统，它能够解决现有技术的不足，在气候寒冷的地区，出于对传统系统运行成本的控制，并进一步减少能源消耗和二氧化碳的排放，同时制备生物炭还田，本系统可以在制备生物炭的同时，回收烟气中部分能量和部分二氧化碳，本系统可以最大限度的实现低碳，节能，环保，高效。
[0005]
本发明的技术方案：一种基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统，其特征在于它由烘干机、螺旋给料机、螺旋热解反应器、熟化贮炭器、螺旋冷却出炭机、旋风除尘器、旋风除尘器、旋风除尘器、热解气引风机、燃烧器、燃烧器鼓风机、冷却系统、烟气引风机、一级换热器、温室供热器、活性炭储气罐、排气筒、二级换热器、太阳能空气加热器、热风鼓风机、引风机构成；所述烘干机的固体出料口连接螺旋给料机的进料口；所述螺旋给料机的出料口连接螺旋热解反应器的进料口；所述螺旋热解反应器的固体出口连接熟化贮炭器的进料口，螺旋热解反应器的烟气出口连接旋风除尘器的进口；所述旋风除尘器的出气口通过热解气引风机连接燃烧装置内的燃烧器，旋风除尘器的底端出料口连接熟化贮炭器的进料口；所述熟化贮炭器的出料口连接螺旋冷却出炭机的进料口，所述螺旋冷却出炭机的出料口连接储料装置；所述螺旋冷却出炭机连接冷却系统；所述燃烧装置内的燃烧器连接输送空气的燃烧器鼓风机；所述燃烧装置的烟气出口通过支路连接螺旋热解反应器的热烟气入口，通过支路与螺旋热解反应器的热烟气出口汇合后连接旋风除尘器；所述旋风除尘器的出气口通过烟气引风机连接一级换热器，旋风除尘器的底端出料口连接储料装置；所述一级换热器连接温室供热器，烘干系统的二级换热器及活性炭储气罐，一级换热器内的热源进入温室供热器和烘干系统的二级换热器，一级换热器内降温后的烟气进入活性炭储气罐；所述活性炭储气罐的出口一路连接至温室，另一路依次连
接洗涤塔和排气筒；所述烘干机的热源输入端通过热风鼓风机连接二级换热器和太阳能空气加热器，烘干机的烟气排出口连接旋风除尘器的进口；所述旋风除尘器的出气口通过引风机连接排气筒，旋风除尘器的底端出料口连接储料装置。
[0006]
所述烘干机的进料口采用湿式给料。
[0007]
所述燃烧装置内安装初始点火器。
[0008]
所述支路上设置调节阀，支路上设置调节阀，螺旋热解反应器的热烟气出口处设置调节阀。
[0009]
所述一级换热器通过余热循环泵连接温室供热器。
[0010]
所述活性炭储气罐的出口处设置压力控制阀，一路通过调节阀连接至温室，另一路通过调节阀依次连接洗涤塔和排气筒。
[0011]
所述洗涤塔包括一级洗涤塔和二级洗涤塔。
[0012]
所述一种基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统连接作为电源的风力及光伏耦合发电系统，风力及光伏耦合发电系统由风力发电机，光伏发电机及储能装置构成，为野外生产提供电力保障。
[0013]
一种上述基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：（1）将湿式物料加入烘干机中进行烘干；（2）干燥后的物料经螺旋给料机输送至螺旋热解反应器，在高温下热解炭化；（3）热解得到的生物炭在熟化贮炭器经过保温熟化，以提高生物炭品质，进入螺旋冷却出炭机循环冷却至35℃以下，包装储存，冷却系统为提供螺旋冷却出炭机的循环水；（4）热解得到的粗燃气作为副产燃气经过旋风除尘器净化除尘后，通过热解气引风机送至燃烧装置内燃烧器与来自燃烧器鼓风机的空气混合燃烧；（5）燃烧产生的热烟气分为两路：一路为螺旋热解反应器提供热源；另一路旁通后与螺旋热解反应器利用后的热烟气混合，再经过旋风除尘器除尘，由烟气引风机加压进入一级换热器为温室供热器和烘干系统的二级换热器提供热源，降温后的烟气进入活性炭储气罐，通过压力控制阀控制活性炭储气罐内压力，用以控制二氧化碳的吸附与解析；（6）经过压力控制阀的烟气一路进入温室，将捕获的二氧化碳白天释放到温室中，以保证温室内二氧化碳的富集，促进农作物的光合作用；另一路经过依次经过洗涤塔和排气筒排入大气；所述步骤（1）烘干机中的热源空气经过二级换热器加热进入烘干机；热量不足时不足部分由太阳能空气加热器提供；输入的热量通过调节二者管路上的调节阀加以控制；加热后的空气经过旋风除尘器、引风机和排气筒除尘后排入大气，固体物通过旋风除尘器的底端出料口进入储料装置。
[0014]
所述步骤（1）中湿式物料为秸秆、树枝、木屑或其它农林废物，粉碎成颗粒度小于2cm的物料后进入烘干机烘干，干燥后的物料含水率控制在15%以内。
[0015]
所述步骤（4）中燃烧装置内设有初始点火器，以保证热解反应的初始运行，待热解反应进入稳定状态后，关闭初始点火器，开启燃烧器，系统切换至正常生产。
[0016]
所述步骤（5）中热烟气通过一级换热器与循环水进行换热制备热水，热水以余热循环泵为动力，一路进入温室为温室供热器提供热源，保证温室室内温度；另一路则与二级
换热器换热制备干燥系统热源空气，达到为烟气降温和余热回收利用的目的。
[0017]
所述步骤（6）中经过压力控制阀的两路烟气分别通过调节阀及调节阀控制。
[0018]
本发明的优越性在于：首先，使用农林废弃物热解制备生物炭，实现负碳生产，减少碳排放；第二，使用农林废弃物热解所产生的副产燃气作为燃料为热解提供热源，并进一步利用废烟气中的余热，加热温室和干燥原料，节省成本；第三，储存副产燃气燃烧过程中产生的二氧化碳，白天可供给温室内农作物光合作用所需，促进作物生长，并减少温室气体的排放；第四，综合利用风力与光伏发电作为电源，实现野外生产。
附图说明
[0019]
图1为本发明所涉一种基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统的示意图。
[0020]
图2为本发明所涉一种基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统中风力及光伏耦合发电系统的原理框图。
[0021]
其中，1为烘干机，2为螺旋给料机，3为螺旋热解反应器，4为熟化贮炭器，5为螺旋冷却出炭机，6-1为旋风除尘器，6-2为旋风除尘器，旋风除尘器6-3，7为热解气引风机，8为燃烧器，9为燃烧器鼓风机，10为初始点火器，11为冷却系统，12为烟气引风机，13为一级换热器，14为余热循环泵，15为温室供热器，16为活性炭储气罐，17为压力控制阀，18为调节阀，19为调节阀，20为一级洗涤塔，21为二级洗涤塔，22为排气筒，23为二级换热器，24为太阳能空气加热器，25为热风鼓风机，26为引风机，27为风力及光伏耦合发电系统，28为调节阀，29为调节阀，30为调节阀，31为温室，。
具体实施方式
[0022]
以下结合附图和实施例对基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统做进一步说明。
[0023]
实施例：如图1所示，一种基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统，其特征在于它由烘干机1，螺旋给料机2，螺旋热解反应器3，熟化贮炭器4，螺旋冷却出炭机5，旋风除尘器6-1，旋风除尘器6-2，旋风除尘器6-3，热解气引风机7，燃烧器8，燃烧器鼓风机9，冷却系统11，烟气引风机12，一级换热器13，温室供热器15，活性炭储气罐16，排气筒22，二级换热器23，太阳能空气加热器24，热风鼓风机25，引风机26构成；所述烘干机1的固体出料口连接螺旋给料机2的进料口；所述螺旋给料机2的出料口连接螺旋热解反应器3的进料口；所述螺旋热解反应器3的固体出口连接熟化贮炭器4的进料口，螺旋热解反应器3的烟气出口连接旋风除尘器6-1的进口；所述旋风除尘器6-1的出气口通过热解气引风机7连接燃烧装置内的燃烧器8，旋风除尘器6-1的底端出料口连接熟化贮炭器4的进料口；所述熟化贮炭器4的出料口连接螺旋冷却出炭机5的进料口，所述螺旋冷却出炭机5的出料口连接储料装置；所述螺旋冷却出炭机5连接冷却系统11；所述燃烧装置内的燃烧器8连接输送空气的燃烧器鼓风机9；所述燃烧装置的烟气出口通过支路连接螺旋热解反应器3的热烟气入口，通过支路与螺旋热解反应器3的热烟气出口汇合后连接旋风除尘器6-2；所述旋风除尘器6-2的出气口通过烟气引风机12连接一级换热器13，旋风除尘器6-2的底端出料口连接储料装置；所述一级换热器13连接温室供热器15，烘干系统的二级换热器
23及活性炭储气罐，一级换热器13内的热源进入温室供热器15和烘干系统的二级换热器23，一级换热器13内降温后的烟气进入活性炭储气罐16；所述活性炭储气罐16的出口一路连接至温室31，另一路依次连接洗涤塔和排气筒22；所述烘干机1的热源输入端通过热风鼓风机25连接二级换热器23和太阳能空气加热器24，烘干机1的烟气排出口连接旋风除尘器6-3的进口；所述旋风除尘器6-3的出气口通过引风机26连接排气筒22，旋风除尘器6-3的底端出料口连接储料装置。
[0024]
所述烘干机1的进料口采用湿式给料。
[0025]
所述燃烧装置内安装初始点火器10。
[0026]
所述支路上设置调节阀28，支路上设置调节阀29，螺旋热解反应器3的热烟气出口处设置调节阀30。
[0027]
所述一级换热器13通过余热循环泵14连接温室供热器15。
[0028]
所述活性炭储气罐16的出口处设置压力控制阀17，一路通过调节阀18连接至温室31，另一路通过调节阀19依次连接洗涤塔和排气筒22。
[0029]
所述洗涤塔包括一级洗涤塔20和二级洗涤塔21。
[0030]
所述一种基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统连接作为电源的风力及光伏耦合发电系统27，风力及光伏耦合发电系统27由风力发电机，光伏发电机及储能装置构成，为野外生产提供电力保障。（见图2）一种上述基于生物质热解技术的温室供热和二氧化碳收集系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：（1）将湿式物料加入烘干机1中进行烘干；（2）干燥后的物料经螺旋给料机2输送至螺旋热解反应器3，在高温下热解炭化；（3）热解得到的生物炭在熟化贮炭器4经过保温熟化，以提高生物炭品质，进入螺旋冷却出炭机5循环冷却至35℃以下，包装储存，冷却系统11为提供螺旋冷却出炭机5的循环水；（4）热解得到的粗燃气作为副产燃气经过旋风除尘器6-1净化除尘后，通过热解气引风机7送至燃烧装置内燃烧器8与来自燃烧器鼓风机9的空气混合燃烧；（5）燃烧产生的热烟气分为两路：一路为螺旋热解反应器3提供热源；另一路旁通后与螺旋热解反应器3利用后的热烟气混合，再经过旋风除尘器6-2除尘，由烟气引风机12加压进入一级换热器13为温室供热器15和烘干系统的二级换热器23提供热源，降温后的烟气进入活性炭储气罐16，通过压力控制阀17控制活性炭储气罐16内压力，用以控制二氧化碳的吸附与解析；（6）经过压力控制阀17的烟气一路进入温室31，将捕获的二氧化碳白天释放到温室31中，以保证温室31内二氧化碳的富集，促进农作物的光合作用；另一路经过依次经过洗涤塔和排气筒22排入大气；所述步骤（1）烘干机1中的热源空气经过二级换热器23加热进入烘干机1；热量不足时不足部分由太阳能空气加热器24提供；输入的热量通过调节二者管路上的调节阀加以控制；加热后的空气经过旋风除尘器6-3、引风机26和排气筒22除尘后排入大气，固体物通过旋风除尘器6-3的底端出料口进入储料装置。
[0031]
所述步骤（1）中湿式物料为秸秆、树枝、木屑或其它农林废物，粉碎成颗粒度小于2cm的物料后进入烘干机1烘干，干燥后的物料含水率控制在15%以内。
[0032]
所述步骤（4）中燃烧装置内设有初始点火器10，以保证热解反应的初始运行，待热解反应进入稳定状态后，关闭初始点火器10，开启燃烧器8，系统切换至正常生产。
[0033]
所述步骤（5）中热烟气通过一级换热器13与循环水进行换热制备热水，热水以余热循环泵14为动力，一路进入温室31为温室供热器15提供热源，保证温室31室内温度；另一路则与二级换热器换热23制备干燥系统热源空气，达到为烟气降温和余热回收利用的目的。
[0034]
所述步骤（6）中经过压力控制阀17的两路烟气分别通过调节阀18及调节阀19控制。
[0035]
生产结束后，按顺序停止供料，出炭结束后关闭热源，关闭冷却系统，关闭净化除尘系统。